A Descoberta de um Gene do Trigo pode Aumentar a Produtividade e a Resistência ao Clima
Os cientistas descobriram novos conhecimentos sobre o papel de um conhecido gene do trigo, o Fotoperíodo-1 (Ppd-1), que afecta o rendimento do trigo. Este conhecimento poderá aumentar a produtividade das explorações agrícolas e ajudar as culturas de trigo a adaptarem-se às alterações climáticas nas principais zonas de produção de cereais.
O Ppd-1 habitualmente utilizada pelos criadores para garantir que o trigo floresça e produza grãos mais cedo na estação, evitando assim as condições rigorosas do verão. O Dr. Scott Boden, Future Fellow na Escola de Agricultura, Alimentação e Vinhos da Universidade de Adelaide, explica: “O fotoperíodo-1 melhorou significativamente as variedades em regiões como a Austrália, a Índia e o Sul da Europa.”
No entanto, as linhas de floração precoce podem, por vezes, produzir menos sementes devido a alterações na sua estrutura floral, ou espiga. Este estudo teve como objetivo compreender o efeito do Ppd-1 no desenvolvimento da espiga, examinando as vias moleculares que controla, particularmente durante a formação de floretes e espiguetas com grãos, disse Boden à Cosmos.
“A nossa investigação oferece novos alvos aos criadores para melhorar o potencial de rendimento ou sincronizar a floração com condições favoráveis, o que será cada vez mais importante à medida que o clima continua a mudar”, acrescentou Boden.
Ensaios de Campo para Testar o Trigo com Edição Genética
A equipa de investigação de Boden está a fazer avançar o seu trabalho através de ensaios de campo no Recinto de Investigação da Universidade para testar o desempenho das linhas geneticamente modificadas em condições reais.
Coincidentemente, os investigadores alemães descobriram um efeito semelhante do fator de transcrição ALOG1 na cevada, o que oferece uma perspetiva interessante sobre a evolução das inflorescências mais simples no trigo e na cevada, em comparação com os padrões mais ramificados observados no arroz e no milho.
Sendo o maior exportador de trigo do mundo, a Austrália produziu um recorde de 36,2 milhões de toneladas em 2022.
“O trigo fornece 20% das calorias e proteínas da dieta humana. Para garantir a segurança alimentar de uma população global em crescimento, os cientistas e criadores devem aumentar o rendimento dos grãos de trigo em 60-70% até 2050 “, explicou Boden.
Sendo o nosso estudo crucial, pois identifica alvos genéticos que podem ser utilizados com tecnologias modernas como a transformação e a edição de genes para criar nova diversidade e melhorar a produtividade das culturas.
“Esperamos que a nossa investigação revele mais genes que controlam o desenvolvimento de espiguetas e floretes no trigo, ajudando as estratégias para aumentar o potencial de rendimento.”
Boden e a sua equipa trabalham neste projeto há cerca de sete anos, dividindo esforços entre Adelaide e o Centro John Innes no Reino Unido, onde Boden trabalhou anteriormente.
Espera-se que as Descobertas Beneficiem todas as Variedades de Trigo
Boden sublinhou a relevância global da sua investigação: Os conhecimentos adquiridos devem aplicar-se a todas as variedades de trigo. Uma das linhas que utilizámos inclui uma variante do Fotoperíodo-1 comum no melhoramento australiano, pelo que muitas descobertas devem ser transferíveis para as variedades locais.
“Também esperamos que a investigação beneficie os criadores de todo o mundo, especialmente em países como a Índia, o Paquistão, o México e a China, onde os criadores utilizam habitualmente a variação do fotoperíodo-1 para modificar a época de floração”.
As descobertas da investigação fundamental poderão beneficiar os agricultores dentro de 5 a 7 anos, embora o calendário exato seja incerto, como é típico da ciência fundamental.
“Não é claro como isto se aplicará diretamente aos agricultores”, diz Boden.
Comercialmente, os investigadores utilizaram a edição de genes CRISPR/Cas9 para criar as linhas mutantes que verificam a função dos genes, pelo que a libertação destas sementes pode exigir licenças se uma análise mais aprofundada demonstrar os seus benefícios para os agricultores.
“Para o trabalho de expressão do gene, no entanto, acreditamos que os resultados podem beneficiar imediatamente os criadores, identificando genes a serem direcionados em programas de melhoramento para aumentar a fertilidade.”
“Esperamos também que as nossas descobertas ajudem outros investigadores de trigo a identificar genes que controlam características-chave relacionadas com o rendimento, com potenciais benefícios para os agricultores dentro de 5-10 anos.
Potencial para um Maior Rendimento de Grãos e Futura Libertação
“Estamos a realizar um ensaio de campo com OGM este ano para determinar se a linha mutante melhora o rendimento dos grãos. Se formos bem-sucedidos, incorporaremos essas edições em linhas de elite, que poderão ser lançadas em 5 a 7 anos, dependendo dos requisitos de licenciamento do CRISPR.”
Este conhecimento genético do trigo surge numa altura crucial para a adaptação dos agricultores às alterações climáticas provocadas pelos gases com efeito de estufa e pelas emissões de combustíveis fósseis.
“A época de floração é crucial para os agricultores; as linhas de floração precoce correm o risco de sofrer danos causados pelas geadas, enquanto as linhas de floração tardia enfrentam o calor e a seca do final da estação”, explica Boden.
“Esperamos que o tradicional período ótimo de floração mude com o clima, exigindo novas variedades que proporcionem aos agricultores diferentes estratégias de sementeira e floração. Uma das linhas identificadas aqui poderia apoiar novas estratégias de tempo de floração, particularmente em sistemas de multi-culturas.”
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